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高周波スイッチモジュールの機能回路のためのPCB設計
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高周波スイッチモジュールの機能回路のためのPCB設計

高周波スイッチモジュールの機能回路のためのPCB設計

2022-01-04
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Author:pcb

のデザインPCBボード 無線周波数スイッチモジュールの機能回路,最新無線通信システムの開発, 移動体通信, レーダー, 衛星通信及び他の通信システムは、スイッチング速度に対してより高い要求を有する, 発電容量, トランシーバスイッチの集積化. したがって, バス技術は研究されて、特別な必要条件で軍のモジュールをバスに合わせるために開発されます. 我々は、ソフトウェアのハードウェア回路を実現するために、仮想楽器のアイデアを使用する. 以下に設計された無線周波数スイッチは、コンピュータによって直接制御することができ、かつ、バス試験システムと容易に統合することができる. 今日の試験分野におけるコンピュータとマイクロエレクトロニクス技術の応用は広い発展見通しを持っている.

PCBボード

1. Design and implementation of VXI bus interface circuit

VXIbus is an extension of VMEbus in the field of instrumentation, そして、コンピュータによって操作されるモジュール式自動計器システム. それは効果的な標準化に依存して、直列化を成し遂げるためにモジュール方式を採用します, 汎化, Vxibus楽器の互換性と相互運用性. そのオープンアーキテクチャとプラグプレイモードは完全に情報製品の要件を満たす. 高速データ伝送の利点がある, コンパクト構造, 柔軟な構成, 良好な電磁両立性. したがって, システムは、セットアップと使用に非常に便利です, そして、そのアプリケーションはますます広範囲になっている. それは徐々に高性能テストシステムの統合のためのバスになっている.

VXIバスは、様々な楽器メーカーに適した完全にオープンモジュラー楽器バックプレーンバス仕様です. VXIバスデバイスは、主に分かれています, メッセージベースデバイス, とメモリベースのデバイス. The カレント proportion of register-based devices in applications (about 70%). Vxibusレジスタ・ベースインターフェース回路は、主に4つの部分を含む, アドレスデコード回路, データ伝送応答状態機械, 構成と操作レジスタグループ. 四つの部分で, バスバッファドライバが74 als 245チップで実現される点を除けば, 残りはFPGAで実現. FLEX 10 KチップEPF 10 K 10 QC 208 - 3と、EPROMコアEPC 1441 P 8の一部を使用する, and the corresponding software MAX+PLUS2 is used for design and implementation.

1.1 Bus buffer driver

This part completes the buffer receiving or driving of the data line, VXI仕様信号の要件を満たすために、VXIバックプレーンバスのアドレスラインおよび制御線. A 16のために/D 16デバイス, バックプレーンデータバスD 00の1つのバッファが、1/2. VXIバス仕様の要件によると, この部分は、2つの74 LS 245 S, which are strobed by DBEN* (produced by the data transmission response state machine).

1.2 Addressing and decoding circuit

Addressing lines include address lines A01 to A31, データストローブ線* and ds 1 **, と長いワード線*. The control lines include the address strobe line AS* and the read/書き込みシグナル行write **. The design of this circuit adopts the schematic design method of MAX+PLUS2. コンポーネントライブラリの既存コンポーネントを使用したデザイン, つの74688と1 74138の使用. この機能モジュールは、アドレスラインA 15を1つの15 - 1のA . sub . 01. デバイスのアドレス, アドレスラインとアドレス変更ラインのアドレス情報を受信する, そして、このモジュールのハードウェアアドレススイッチで設定された論理アドレスLA 7. If the logical value on AM5~AM0 is 29H or 2DH (Because it is an A16/D16 device), アドレスラインA 15およびA 14が両方ともであるとき, そして、A 13の間の論理値は、1つの単一の1 / 2のA, the device is addressed and strobed (CADDR* is true). それから、結果は下側の復号制御に送られる, そして、16ビットのアドレス空間のモジュールのレジスタは、アドレスA 01 - 1 - 1.

1.3 Data transmission response state machine

The data transmission bus is a group of high-speed asynchronous parallel data transmission buses, VMEbusシステムの情報交換の主なコンポーネントはどれですか. データ伝送バスの信号線は、3つのグループに分けられることができます:アドレシング線, データライン, と制御線. The design of this part adopts MAX+PLUS2 text input design method. DTACK *の複雑なタイミングにより*, AHDL言語は、状態機械を通して設計して、実現するのに用いられます. この機能モジュールは、VXIバックプレーンバス12内の制御信号を構成する, and provides timing and control signals for the standard data transmission cycle (generating the data transmission enable signal DBEN*, the response signal DTACK* required by the bus to complete the data transmission, etc.). データ伝送中, システムコントローラは、まずモジュールをアドレスし、対応するアドレスストローブ線を*, data strobe lines DS0*, DS1*, and WRITE* signal lines that control the direction of data transmission to be valid Level. アドレスが一致し、制御線が有効であることをモジュールが検出すると, drive DTACK* to low level to confirm to the bus controller that the data has been placed on the data bus (read cycle) or data has been successfully received (write cycle) ).

1.4 Configuration Register

Each VXI bus device has a set of "configuration registers". システム主制御装置は、これらのレジスタの内容を読み取ることにより、VXIバス装置の基本構成情報を得る, デバイスタイプ, モデル, メーカー, address space (A16, A24)., A32) and the required storage space, etc. VXIバスデバイスの基本構成レジスタは以下の通りである:識別レジスタ, デバイスタイプレジスタ, ステータスレジスタ, 制御レジスタ. The design of this part of the circuit adopts the MAX+PLUS2 schematic design method, 74541チップとそれによって作成された機能モジュールの使用. ID, DT, STレジスタは読み出し専用レジスタである, 制御レジスタは書き込み専用レジスタである. このデザインで, VXIバスは、主にスイッチのこのバッチのオンおよびオフを制御するために使用される, チャンネルレジスタにデータを書き込む限り, リレースイッチの吸引または切断状態を制御できます, そして、問い合わせステータスはまた、チャンネルレジスタから読み出されます. モジュールの設計要件に従って, 対応するデータビットに適切な内容を書き込む, 機能モジュールの高周波スイッチを効果的に制御するために.

2. のデザイン module function circuit board

Each VXI bus device has a set of "configuration registers". システム主制御装置は、これらのレジスタの内容を読み取ることにより、VXIバス装置の基本構成情報を得る, デバイスタイプ, モデル, メーカー, address space (A16, A24)., A32) and the required storage space, etc. 無線周波数回路の周波数範囲は、約10 kHzから300 GHzである. 周波数が増えるにつれて, 無線周波数回路は低周波回路と直流回路とは異なる特性を示す. したがって, 高周波回路基板の設計, 無線周波数信号がボードに与える影響に特に注意しなければならない. RFスイッチ回路はVXIバス14によって制御される. 設計における干渉を減らすために, バスインターフェース回路部とRFスイッチ機能回路は、フラットケーブル22で接続されている. 以下は主に PCBボード RFスイッチ機能回路の設計.

2.1 Layout of components

Electromagnetic compatibility (EMC) refers to the ability of an electronic system to work normally in accordance with design requirements in a prescribed electromagnetic environment. RF回路 PCB設計, 電磁両立性は、各回路モジュールができるだけ電磁放射線を生成しないことを要求する, そして、ある程度の反電磁干渉能力がある. コンポーネントのレイアウトは、回路自体の干渉および干渉防止能力に直接影響する. また、設計された回路の性能に直接影響する. レイアウトの一般原則:コンポーネントをできるだけ同じ方向に配置する必要があります, そして、ハンダシステムを入力しているPCBの方向を選ぶことによって、ハンダ付けを減らすことができるかまたは避けることさえできる少なくとも0.コンポーネントのはんだ付け条件を満たすコンポーネント間の5 mmの間隔, スペースの場合 PCBボード 許可, コンポーネントの間隔はできるだけ広いはずです. コンポーネントの合理的なレイアウトも合理的な配線, それで、それは包括的に考慮されるべきです. このデザインで, リレーは、無線周波数信号チャネル12を変換するために使用される, それで、リレーは可能な限り信号入力と出力の近くに置かれるべきです, 無線周波数信号線の長さを最小にするように, そして、次のステップのための合理的な配線を作る. 考慮する. 加えて, 無線周波数スイッチ回路は、VXIバス14によって制御される, また、VXIバス制御信号に対する無線周波数信号の影響は、レイアウト中に考慮されなければならない問題でもある.

2.2 Wiring

After the layout of the components is basically completed, 配線を開始しなければならない. 配線の基本原理は、アセンブリ密度が許容されるとき, 低密度配線設計, そして、信号配線は、できるだけ厚くて薄くなければならない, これはインピーダンス整合に役立っている. 無線周波数回路, 信号線方向の不合理な設計, width, そして、線間隔は、信号伝送線間の交差干渉を引き起こすことができる加えて, システム電源自体も雑音妨害を有する, したがって、無線周波数回路PCBを設計する際には、包括的な考慮が必要である. 合理的な配線. 配線, すべての痕跡は、境界線から遠く離れているべきです PCBボード ((約2 mm)), の切断中の切断または隠された危険性を避けるために PCBボード. 電源コードは、ループ抵抗を減らすためにできるだけ広くなければなりません. 同時に, 反干渉能力を改善するためにデータ伝送の方向と一致する電源コードと接地線の方向を作る. 信号線はできるだけ短いはずです, そして、バイアの数をできるだけ減らす必要がありますコンポーネント間の配線は、分布パラメータ及び相互電磁干渉を低減するためにできるだけ短くする必要がある互換性のない信号線については、互いに可能な限り遠くになければならない, 並列配線を避ける, そして、フロントとバック側の信号線は、互いに垂直でなければならない, コーナーは135度, 右回りを避ける. 上記デザインで, the PCBボード 4層板を使う. VXIバス制御信号に対する無線周波数信号の影響を低減するために, つの信号線は、それぞれ、中間の2つの層に置かれます, そして、無線周波数信号線は、テープを介して接地されて遮蔽される.

2.3 Power cord and ground wire

The wiring in the PCB設計 無線周波数回路の中では、電力線と接地線の正しい配線を特別に強調する必要がある. 電力供給および接地線の合理的な選択は、機器の信頼性の高い動作のための重要な保証である. 無線周波数回路のPCB上のかなりの多くの干渉源は、電源および接地線108によって生成される, 接地線に起因する雑音妨害の中で. のサイズに応じて PCBボード current, 電力線及び接地線は、ループ抵抗を低減するために、できるだけ厚く且つ短く設計されるべきである. 同時に, データ伝送方向と一致する電源線と接地線の方向を作る, アンチノイズ能力を高めるのに役立つ. 条件許可, 多層基板を使用してください. 枚のボードは、両面ボードより20 dB低いです, そして、6層のボードは、4層のボード. 4層で PCBボード この記事で設計, 上下層は接地層として設計される. このように, 中間層のどの層がパワー層であろうとも, 電力層と接地層との間の物理的関係は互いに近接している, 大きなデカップリングコンデンサの形成, 接地線による干渉の低減. 接地層には銅の大面積を使用する. Large-area copper paving mainly has the following functions:
(1) EMC. 地面または電源供給銅の大面積のために, シールドの役割を果たす.
(2) PCB process requirements. 一般に, 電気めっきまたは積層の効果を確実にするためには変形しない, 銅は、より少ない配線でPCB層に敷設される.
(3) The signal integrity is required to provide a complete return path for high-frequency digital signals and reduce the wiring of the DC network.
(4) Heat dissipation, 特殊機器の設置には銅めっきが必要である, etc.

3. Conclusion

The VXI bus system is a modular instrument bus system that is completely open worldwide and is suitable for multiple vendors. 世界の現在の楽器バスシステムです. VXIバスに基づく無線周波数スイッチモジュールの開発を主に紹介する. バスインタフェースの設計とその設計 PCBボード 無線周波数スイッチモジュールの機能回路. 無線周波数スイッチは、VXIバス14によって制御される, これは、スイッチ操作の柔軟性を高め、使用に便利です.